균질 시스템은 물질의 단일 상으로 구성되는 세계의 부분이다. 이것은 완전히 균일 한 상일 수도 있고, 균일 한 화학 시스템의 경우 입자 (분자, 원자, 이온 등) 인 원소의 정렬되고 대칭적인 혼합물로 구성 될 수 있습니다.
자연은 불확실하거나 잘 알려진 메커니즘을 통해 일부 속성 또는 전체 시스템 자체를 균질화하는 경향이 있습니다. 지구에는 시각적 탐사에 의해 고려되는 동종 시스템과 이기종 시스템 간의 균형 오케스트라가 있습니다.
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즉, 첫 번째 인스턴스에서 눈은 시스템 (모든 물체 또는 공간)이 동종인지 여부를 결정합니다. 피상적으로 있다면 다음 단계는 구성이 어떤지, 요소가 어떤 방식으로 배열되어 있는지 스스로에게 물어 보는 것입니다. 이를 염두에두고, 시스템이 그 속성에 동질성을 제공하는지 여부를 (확실하게) 확인할 수 있습니다.
예를 들어, 위의 이미지에는 행복한 얼굴을 가진 커피 컵, 접시 및 설탕 포장지의 이미지가 있습니다. 이 세 가지 요소를 연구에 고려했다면 시스템은 이질적이지만 컵 내부의 블랙 커피 만 연구한다면이 경우에는 균질 시스템에 대해 말할 것입니다.
왜? 언뜻보기에 블랙 커피가 부드러워 보이고 인테리어도 그렇다고 생각할 수 있기 때문입니다. 설탕을 저어주지 않고 첨가하면 컵 바닥에 가라 앉아 초기 균질 시스템이 이질화됩니다.
그러나 설탕이 완전히 녹을 때까지 커피를 저어 주면 이전보다 더 단맛이 나는 새로운 감각적 특성으로 인해 균질성이 돌아올 것입니다. 균일하게하려면 컵 구석에서 추출한 커피 한 방울의 맛이 똑같아 야합니다.
반면에, 블랙 커피 한 잔은 표면이 거품이 많은 커피와 비교할 수 있습니다. 두 번째는 기포의 균일 한 분포를 나타내지 않기 때문에 첫 번째 것보다 덜 균일합니다. 그러나 두 커피의 맛이 같고 설탕 결정 (가장 중요한 변수)이 없으면 둘 다 똑같이 균질합니다.
휘핑 크림이 있거나 표면에 예술적인 그림이있는 커피는 이질적인 시스템으로 섭취 할 수 있습니다 (혼합물이 커피와 관련하여 균질하더라도).
동종 시스템의 특성
동종 시스템은 어떤 특성을 가져야합니까?
-단일 물질 상 (액체, 고체 또는 기체)이 있어야합니다.
-혼합물 인 경우 성분이 균일 한 단 일상을 형성 할 수 있어야합니다. 이것은 커피와 설탕의 경우입니다. 유리 또는 컵 바닥에 녹지 않은 설탕 결정이 있으면 두 번째 단계를 구성합니다.
-집약적 특성 (밀도, 점도, 몰 부피, 끓는점 등)은 시스템 내 모든 지점에서 동일해야합니다. 이것은 감각적 특성 (맛, 색, 냄새 등)에도 적용됩니다. 따라서 단일 향료 머랭은 다른 요소 (예 : 잘게 잘린 과일)가없는 한 균질 한 시스템입니다.
-혼합물의 성분이 균일하고 대칭적인 방식으로 공간에 배치됩니다.
체스 판과 주관성
후자의 기능은 혼란과 상충되는 견해를 유발할 수 있습니다.
예를 들어 체스 판 (조각이없는)은 그것에 대해 다른 의견이 발생하는 지점을 나타냅니다. 동종 또는 이기종입니까? 검은 색 사각형과 흰색 사각형이 행으로 번갈아 가며 (흰색 하나, 검정색 하나 등), 해당 시나리오에서 어떤 반응이 나타날까요?
상자가 색상별로 구분되기 때문에 이것이 주요 변수입니다. 흰색과 검정색 사이에는 눈에 띄는 차이가 있으며 보드 전체에서 번갈아 나타납니다.
각 색상은 구성 요소를 나타내며 물리적 배열이 속성의 차이를 최소화하는 방식으로 배향되면 혼합물이 균일합니다. 따라서 색상은 가능한 한 균등하고 대칭 적으로 배열되어야합니다.
이러한 추론에서 체스 판은 색상이 이질적 임에도 불구하고 그 차이가 균일하게 번갈아 가며 균질합니다. 색상이 행으로 표시되는 동안 "흑백 단계"는 분명합니다. 이는 두 단계를 갖고 이기종 시스템의 정의에 들어가는 것과 같습니다.
분류
동종 시스템은 속한 지식의 분기에 따라 많은 분류를 가질 수 있습니다. 화학에서는 시스템을 표면적으로 관찰하는 것만으로는 충분하지 않지만 어떤 입자가 시스템을 구성하고 그 안에서 무엇을하는지 알아내는 것으로 충분합니다.
솔루션
불포화 용액은 화학뿐만 아니라 일상 생활에서도 존재하는 균질 한 혼합물 또는 시스템입니다. 바다와 바다는 막대한 양의 불포화 소금물입니다. 일반적으로 액체 상태의 용매 분자는 용질 분자를 둘러싸고 응집되어 고체 또는 기포를 형성하는 것을 방지합니다.
거의 모든 솔루션이이 분류에 속합니다. 불순한 알코올, 산, 염기, 유기 용매 혼합물, 지시약 용액 또는 전이 금속 시약; 체적 풍선이나 유리 또는 플라스틱 용기에 포함 된 모든 것은 균질 시스템으로 분류됩니다.
이러한 솔루션에서 두 번째 단계의 형성이 적어지면서 시스템은 더 이상 균질하지 않습니다.
순수한 물질
"불순한 알코올"이라는 문구는 일반적으로 물과 혼합된다는 사실을 언급하면서 위에 쓰여졌습니다. 그러나 순수한 알코올과 다른 액체 화합물은 균질 한 시스템입니다. 이것은 액체뿐만 아니라 고체와 기체에도 적용됩니다.
왜? 시스템에 한 가지 유형의 입자 만있을 때 높은 균질성을 말합니다. 그것들은 모두 똑같고, 진동이나 움직임이 유일한 변형입니다. 그러나 물리적 또는 화학적 특성과 관련하여 시스템의 어떤 부분에도 차이가 없습니다.
이것은 순수한 철의 입방체가 철 원자 만 가지고 있기 때문에 균질 한 시스템임을 의미합니다. 조각이 정점에서 찢어지고 속성이 결정되면 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 즉, 속성의 균질성이 충족됩니다.
불순한 경우 속성은 값 범위 내에서 변동합니다. 이것은 철과 다른 물질이나 화합물에 대한 불순물의 영향입니다.
반면에 철제 큐브에 녹슨 부분 (빨간색)과 금속 부분 (회색)이 있으면 이질적인 시스템입니다.
동종 반응
균질 반응은 아마도 가장 중요한 균질 화학 시스템 일 것입니다. 그들에서 모든 반응물, 특히 액체 또는 기체는 동일한 단계에 있습니다. 그들은 반응물 사이의 더 큰 접촉과 분자 충돌이 특징입니다.
위상이 하나뿐이므로 입자는 더 큰 자유와 속도로 움직입니다. 한편으로 이것은 큰 이점입니다. 그러나 다른 한편으로 원치 않는 제품이 형성되거나 일부 시약이 너무 빨리 이동하여 효율적으로 충돌하지 않을 수 있습니다.
뜨거운 가스와 산소의 반응을 통해 불을 생성하는 것은 이러한 반응 유형의 상징적 인 예입니다.
금속의 산화와 같이 상이 다른 반응물이 참여하는 다른 시스템은 이종 반응으로 간주됩니다.
분별 방법
원칙적으로 균일 성을 고려할 때 기계적 방법으로 균질 시스템의 구성 요소를 분리 할 수 없습니다. 순수한 물질이나 화합물의 분별에서 원소 원자를 얻는다면 훨씬 적습니다.
예를 들어, 커피 (균질 시스템)보다 피자 (이기종 시스템)의 구성 요소를 분리하는 것이 더 쉽습니다 (또는 더 빠릅니다). 첫 번째는 손으로 재료를 제거하는 것으로 충분합니다. 두 번째로 커피를 물에서 분리하는 데는 손 이상이 필요합니다.
방법은 시스템의 복잡성과 재료 단계에 따라 다릅니다.
증발
증발은 용매가 완전히 증발하여 용질이 가라 앉을 때까지 용액을 가열하는 것으로 구성됩니다. 따라서이 방법은 균일 한 액체-고체 시스템에 적용됩니다.
예를 들어, 물 용기에 안료를 녹일 때 안료의 결정이 아직 부피 전체에 확산되지 않았기 때문에 시스템은 초기에 이질적입니다. 잠시 후 모든 물이 같은 색으로 변하여 균질화를 나타냅니다.
첨가 된 안료를 회수하려면 물이 증발 할 때까지 물 전체를 가열해야합니다. 따라서 H 2 O 분자 는 열에 의해 공급되는 에너지 덕분에 평균 운동 에너지를 증가시킵니다. 이로 인해 기체 상태로 빠져 나가 바닥 (및 용기 벽)에 안료 결정이 남게됩니다.
바닷물에서도 똑같은 일이 일어나며 가열하면 소금이 흰 돌로 추출 될 수 있습니다.
한편, 증발은 기체 분자 (O 2 , CO 2 , N 2 등) 와 같은 휘발성 용질을 제거하는 데에도 사용됩니다 . 용액이 가열되면 가스가 모여 기포를 형성하기 시작하며, 외부 압력을 초과하면 압력이 상승하여 액체를 빠져 나갑니다.
회전 증발
이 방법을 사용하면 진공을 적용하여 유기 용매를 회수 할 수 있습니다. 특히 유기물에서 기름이나 지방을 추출 할 때 매우 유용합니다.
이러한 방식으로 용매를 향후 추출에 재사용 할 수 있습니다. 이러한 실험은 유기물 (메리, 씨앗, 꽃, 과일 껍질 등)에서 얻은 천연 오일 연구에서 매우 일반적입니다.
증류
증류를 통해 균일 한 액체-액체 시스템의 구성 요소를 분리 할 수 있습니다. 각 성분의 끓는점 차이 (ΔT eb )를 기반으로합니다 . 차이가 클수록 분리하기가 더 쉽습니다.
가장 휘발성이 높은 액체의 응축을 촉진하는 냉각 컬럼이 필요하며, 이는 수집 풍선으로 흘러갑니다. 증류 유형은 ΔT eb 의 값 과 관련 물질 에 따라 다릅니다 .
이 방법은 균일 한 혼합물을 정제 할 때 널리 사용됩니다. 예를 들어, 균질 한 반응으로부터 기체 생성물을 회수하는 것. 그러나 화석 연료 및 기타 제품을 얻기 위해 원유를 정제하는 과정에서 발생하는 것과 같이 이종 혼합물에도 적용됩니다.
액화
그리고 균질 기체 시스템은 어떻습니까? 그들은 분자 구조, 질량 및 원자 반경이 다른 하나 이상의 유형의 기체 분자 또는 원자로 구성됩니다.
따라서 그들은 자체 물리적 특성을 가지고 있으며 압력 증가와 온도 감소에 따라 다르게 행동합니다.
T와 P가 모두 다를 때 일부 가스는 다른 가스보다 더 강하게 상호 작용하는 경향이 있습니다. 액상으로 응축 할 수있는 충분한 힘으로. 반면에 전체 시스템이 응축되면 응축수 구성 요소의 증류가 사용됩니다.
A와 B가 기체 인 경우 액화를 통해 균질 한 혼합물로 응축되어 증류됩니다. 이러한 방식으로 순수한 A와 B는 서로 다른 용기 (예 : 별도의 액체 산소 및 질소)에서 얻어집니다.
예
동종 시스템의 추가 예는 다음과 같습니다.
일상의
-하얀 치약.
-식초, 상업용 알코올 및 액체 세제.
-혈장.
-공기. 구름은 실제로 미세한 물방울을 포함하고 있지만 균질 한 시스템으로 간주 될 수도 있습니다.
-얼음없는 알코올 음료.
-향수.
-젤라틴, 우유, 꿀. 그러나 현미경으로는 육안으로 단일 위상을 보임에도 불구하고 이질적인 시스템입니다.
-색상, 밝기, 치수 등과 같은 균일 한 특성을 가진 모든 고체 물체 예를 들어, 대칭 및 금속 덩어리 또는 미네랄 또는 소금의 각면 블록. 거울도이 물체 범위에 속합니다.
화학
-강철 및 금속 합금. 그것의 금속 원자는 금속 결합이 참여하는 결정 배열로 배열됩니다. 원자의 분포가 균일하고 금속 X 또는 Y 원자의 "층"이없는 경우.
-실험실 내부 또는 외부에서 준비된 모든 솔루션.
-순수 탄화수소 (부탄, 프로판, 시클로 헥산, 벤젠 등).
-시약 또는 원료가 단일 단계에있는 모든 합성 또는 생산.
균질 촉매
일부 반응은 균질 촉매를 추가하여 가속화되며, 이는 반응물의 동일한 단계에서 매우 특정한 메커니즘에 따라 참여하는 물질입니다. 즉, 수용액에서 수행되는 반응에서 이러한 촉매는 가용성이어야합니다.
일반적으로 균질 촉매는 매우 활동적이거나 안정적이지는 않지만 매우 선택적입니다.
참고 문헌
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